Warum erzeugen sich bewegende flüssige Metalle ein Magnetfeld?

Das Magnetfeld der Erde wird durch die Bewegung flüssiger Metalle erzeugt, aber warum nicht fest? Warum erzeugen bewegte geschmolzene Metalle ein Magnetfeld, wenn aber nichts dergleichen passiert, wenn ich einen Metallstab bewege?

Antworten (1)

Sie werden wirklich überrascht sein, aber Sie erzeugen sowohl elektrische als auch magnetische Felder, wenn Sie einen Metallstab bewegen.

Aber hier ist ein einfaches und intuitives Beispiel:

Ein elektrischer Generator. Es besteht aus massiven Metallen, hat aber Lager und der Rotor kann sich drehen. Drehen Sie es schnell genug und Sie erhalten sowohl magnetische Felder (innen) als auch elektrische Felder (an den Drähten).

Ähnlich funktioniert das Erdinnere.

Stellen Sie sich zunächst vor, dass der Kern fest (und leitfähig) ist, aber es gibt eine dünne Schmierschicht, die es ihm ermöglicht, sich in Bezug auf die übrige Masse der Erde zu drehen. Und stellen Sie sich einen monströsen Mechanismus vor, der es dreht. Bingo - wir haben einen Generator.

Wir haben den erforderlichen monströsen Mechanismus, zusammen mit der Schmierung, 2 in 1.

Wir haben das Glück, sowohl einen flüssigen äußeren Kern als auch eine Wärmequelle im Inneren zu haben. Es entsteht ein konvektiver Wärmeaustausch.

Die Konvektion mischt ständig nicht nur Massen unterschiedlicher Temperatur, sie haben auch unterschiedliche Impulse. Wenn eine Masse nach oben wirbelt, lassen sie Coriolis-Kräfte in Bezug auf den Erdmantel zurückbleiben. Wenn die gleiche Masse auf die Winkelgeschwindigkeit des Mantels beschleunigt (und abkühlt), stürzt sie nach unten und die gleichen Coriolis-Kräfte lassen sie in Bezug auf den Kern vorrücken.

Deshalb hat der innere Kern eine etwas höhere Winkelgeschwindigkeit.

Dieser "Motor" wird durch den Temperaturunterschied zwischen dem inneren Kern und dem unteren Mantel angetrieben.

(Ja, es ist AC. Die Felder kehren sich ungefähr einmal in einer halben Million Jahre um).

Es sieht interessant aus, aber denkst du nicht, wenn die Erde gedreht wird, kann der feste Kern ein Magnetfeld erzeugen, und ich bin auch daran interessiert zu wissen, warum sich der Strom umkehrt. Warum würde es immer noch funktionieren, ein Eisen zu schütteln, anstatt es zu drehen, wenn nicht, warum?
Nein, der feste Kern reicht nicht aus. Das Wesen des elektrischen Generators sind die Teile, die sich relativ zueinander bewegen. Die Konvektionsfahnen würden ein (etwas chaotisches) Magnetfeld erzeugen, selbst wenn sich die Erde nicht drehen würde.
Warum passiert das so?
@fraxinus Nitpick: Ich denke, wenn der flüssige äußere Kern (der innere ist fest) eine feste Hülle wäre, sich aber relativ zum Rest der Erde dreht (vielleicht mit "dünnen" Flüssigkeitsschichten an jeder Grenze, um die Reibung zu verringern), würden Sie es immer noch tun Holen Sie sich das AC-Feld.
@CarlWitthoft Ich denke, ich kann die Antwort mit Ihrem Vorschlag verbessern
"Sie werden wirklich überrascht sein, aber Sie erzeugen sowohl elektrische als auch magnetische Felder, wenn Sie einen Metallstab bewegen." Eigentlich wundere ich mich, zumindest wenn der Stab kein Magnetfeld hat. Bitte erkläre.